Morfogenese

Morfogenese is die reeks gebeurtenisse in die ontwikkeling van ʼn embrio waartydens die embrio ʼn spesifieke vorm kry as gevolg van seldifferensiasie, die vorming van weefsels (histogenese) en die vorming van organe (organogenese). Die vorming word deur die erflike genetiese materiaal en deur sekere omgewingsfaktore bepaal. In die proses word 'n enkele sel, die bevrugte eiersel, stap vir stap opgebou tot 'n volwaardige organisme.

Die morfogenese as studieveld is 'n afdeling van die biologiese wetenskap waarin talle biochemici, fisioloë en genetici intens navorsing doen oor al die vraagstukke rondom die verskynsel. Talle vraagstukke bly egter onopgelos. Die ontwikkeling van enige organisme begin met 'n bevrugte eiersel, die sigoot. Dit was lank onbekend hoe een sel oorsprong kan gee aan 'n organisme wat uit etlike miljoene selle bestaan en waarvan baie selle radikaal van mekaar verskil.

Die rede lê deels daarin opgesluit dat die sigoot die erflike eienskappe van albe; ouers en dus die inligting bevat van hoe die organisme uiteindelik gaan lyk. Die groot vraagstukke wat nog opgelos moet word, is hoe daar bepaal word watter instruksies wanneer gehoorsaam moet word en hoe daar aan die opdragte uiting gegee moet word. Die ontwikkeling van 'n individu begin met die eiersel se eerste deling en word voortgesit deur ʼn groot aantal opeenvolgende delings, totdat daar uiteindelik ʼn plaat selle, die blastodisk, gevorm is.

Tydens die proses kan 3 hoofsoorte selle onderskei word. Gastrulasie, dit wil sê 'n reeks selmigrasies, vind dan plaas, gevolg deur 'n toenemende mate van spesialisasie in die seltipes. Uit die verskillende seltipes ontstaan verskillende weefseltipes, 'n proses bekend as histogenese. Die verskillende weefsels word saamgegroepeer en vorm organe, ʼn proses wat organogenese genoem word. Die begrip morfogenese omvat dus al die prosesse wat onder beheer van genetiese programmering ontstaan.

Die morfogenetiese vorming van weefseltipes en organe word deur ʼn aantal meganismes bewerkstellig, naamlik: migrasie (verplasing van selle, wat veral tydens gastrulasie geskied); die konsentrasie van selle op kenmerkende plekke, waardeur selmassas, -bundels en –Iae ontstaan; plaaslike groei van wee die vergroting van selle of die insnoering daarvan; selsamesmelting, soos met die vorming van spierselle; seldeling, waardeur een laag selle in 'n aantal lae omgesit word; die vorming van holtes en die vertakking van selbundels; plooiing, waardeur insinking en uitstulping ontstaan; en laastens kromming, wat saam met plooiing die resultaat is van ongelyke groei.

By die vorming van die weefseltipes kry die selle waaruit die weefsels opgebou word, ook hul toekomstige funksie en vorm. Tydens histogenese word die selle "blaste" genoem en toekomstige senuweeselle dus neuroblaste, toekomstige been selle osteoblaste en toekomstige spierselle mioblaste. Die selle het 'n duidelike identiteit nadat hulle gedifferensieer het. Tydens gastrulasie het daar reeds 3 hoofsoorte selle ontstaan, naamlik die ektodermale, mesodermale en endodermale sellaag.

Senuweeselle ontstaan byvoorbeeld uit sekere ektodermale selle, terwyl bloed-, been- en spierselle van mesodermale oorsprong is. Die gedifferensieerde blaste het ʼn duidelike identiteit, dit wil sê daar kan nie 'n oorgangstadium van byvoorbeeld senuweeselle tot spierselle onderskei word nie, aangesien hulle van verskillende selsoorte afkomstig is. Wanneer laasgenoemde stelling in ag geneem word, is dit duidelik waarom dit moeilik is om te verklaar hoe die selle ontstaan, aangesien hulle uit slegs een sel, die bevrugte eiersel ontwikkel. Elke sel bevat dieselfde genetiese samestelling, want elke dogtersel ontvang tydens elke seldeling 'n identiese stel chromosome van die ouersel.

'n Verdere waarneming is dat indien selle eers gedifferensieer het, die ontwikkelingsproses nie verander kan word nie omdat 'n sel nie van 'n bepaalde ontwikkelingsrigting kan afwyk nie. 'n Spiersel, byvoorbeeld, sal dus nie in 'n senuweesel kan verander nie. Onder sekere omstandighede kan ʼn gedifferensieerde sel terugkeer tot sy oorspronklike, nie-gedifferensieerde status, maar is dan tog duidelik herkenbaar as een van sy soort. Die toe stand ontstaan byvoorbeeld by herstel na beskadiging, soos byvoorbeeld wanneer 'n gebreekte been gesond word of 'n sny toegroei.

Sodra die skade herstel is, keer die sel terug na sy gedifferensieerde toestand. Die uiteindelike resultaat van histogenese is die ontstaan van ʼn verskeidenheid weefsels. Weefsels is selversamelings met 'n spesiale vorm en funksie. Vier hoofsoorte weefsels word onderskei: epiteelweefsel, wat organismes en hul organe bedek, senuweeweefsel, spierweefsel en bindweefsel. Die weefsels wat gevorm is, groepeer hulself totdat hulle verskillende organe vorm.

Navorsing kon tot dusver nog net verskeie moontlikhede voorstel vir die wyse waarop organogenese geskied. Behalwe die chemiese veranderinge in die sitoplasma is daar ook fisieke veranderinge, soos selmigrasie. 'n Groot deel van die struktuuropbouing vind plaas in die embrio se morfogenetiese sones, waar die weefselmassas uiteindelik hul eie struktuur kry.